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海洋环境作用及其结构反应的研究已成为国内外研究热点,但环境作用的模拟技术及其相应的试验设备已成为目前海洋环境下土木工程耐久性研究的瓶颈。环境模拟设备在土木工程中已有一定应用,但不能满足研究性试验的需要,进行海洋环境试验模拟技术研究具有重要意义。将海洋环境划分为海洋大气区、海水飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区,各区域环境参数调查结果表明,我国近海月平均气温和相对湿度分别在—4.35~30.27℃和19.28~100%之间,盐雾粒径在1~2μm之间,盐雾沉降量平均在0.114~33.1mg/㎡·d之间,年降水量在550~1700mm之间,年平均风速在6~11m/s之间,年平均盐度在2.8~3.3%之间,海水溶解氧平均值(5.63±0.76)mL/L,潮汐以半日潮为主,表层年平均水温在—2.0~35℃之间。由此制定了海洋环境箱环境参数的技术指标,提出总体设计方案。
本研究为更合理地模拟桥隧结构的海洋环境作用,提出用增设二流体喷嘴以降低盐雾粒径,引入制冷系统创造低湿环境,采用加上日光滤镜的水冷氙灯实现太阳辐射的全光谱模拟,通过调压阀调节水压和变换喷头种类实现淋雨量分级模拟,采用移动式自平衡加载框架模拟持续静载和环境耦合作用。进一步提出添加气体浓度传感器、局部强风系统和喷嘴系统模拟海洋大气环境,引入氧气和利用喷淋系统模拟海水飞溅区,自行设计自动水位升降装置模拟海水潮汐区。在综合分析现有数据采集系统的基础上,提出用经过防腐处理的热电偶和干湿球传感器测量温湿度,热电堆测量辐照度,弦式传感器测量应变。针对同济大学“复合环境下工程结构耐久性能综合试验系统”总体控制方案,提出上、下位机分别采用IPC和PLC的集散式控制方案以及相关软件和硬件的功能要求。